PostHeaderIcon 1.Путешествие во времени…2.Парадокс квантовой физики.3.Забудьте о Вселенной…4.Почему времени вообще не существует?5.Шаровые звездные скопления Млечного Пути…6.Нейтронные звезды и пульсары.

Путешествие во времени — метод решения сложных вычислительных задач.

Международная группа ученых издала результаты своих последних исследований, в которых предложен новый метод решения квантовыми компьютерами сложных математических задач. В недрах этих специализированных квантовых компьютеров порции обрабатываемой информации, закодированной особым способом, были бы переданы назад во времени при помощи одной из причуд квантовой механики, так называемых замкнутых времениподобных кривых.
«Эти кривые являются своего рода дорогой через пространственно-временной континуум, которые всегда возвращаются в исходную точку» — пишут исследователи. — «Общая теория относительности Альберта Эйнштейна допускает возможность существования таких путей, которые проходят через искривления пространства-времени, называемые червоточинами».
Однако, существование временных петель может послужить причиной нарушения причинно-следственных связей. Это достаточно известная проблема теории путешествий во времени, если вы вернетесь в прошлое, то вы сможете нарушить ход событий так, что к моменту совершения прыжка во времени вы еще не родитесь. И в этом заключается основной парадокс.
Однако, благодаря причудливой квантовой физике при передаче пакетов квантовой информации в прошлое можно избежать возникновения причинно-следственных парадоксов. Все эти информационные пакеты запутаны на квантовом уровне с элементами квантовой системы, находящейся в лаборатории, которая не совершает перемещений во времени. И, благодаря корреляции, вызванной явлением квантовой запутанности, становится возможным создание принципиально новых методов квантовых вычислений и обработки информации.
Кроме этого, вычислительная система, в недрах которой создаются замкнутые времениподобные кривые, служит своего рода изолятором, ограждающим возможность возникновения причинно-следственных парадоксов. Пакет информации, передаваемый в прошлое, кодируется особым образом, что исключает возможность доступа к информации когда пакет находится в прошлом. Взаимодействие с переданной в прошлое информацией возможно только из настоящего времени при помощи запутанности между данными и квантовой системой в настоящем.
Следует отметить, что все вышесказанное можно воспринять либо как нечто из разряда научной фантастики, либо как бред сумасшедшего. Однако, в группу ученых, которые разработали данную теорию, входят виднейшие ученые из серьезных научных организаций, которые уже достаточно давно ведут исследования в области квантовых вычислений. Всего в группу входят восемь ученых из следующих учреждений — Национального университета Сингапура, Университета Цинхуа, Китай, Оксфордского университета, австралийского Национального университета в Канберре, университета Квинсленда, Австралия, и компании QKD Corp., Торонто, Канада.

____________________________________________________________________________________________

Парадокс квантовой физики — квантовые объекты могут быть одновременно и горячими, и холодными.

Температура — это одна из основополагающих физических величин, которая позволяет, помимо всего прочего, вычислить энергию частиц, двигающихся по сложным траекториям, входящими в состав термодинамических систем, не имея необходимости знать об определенных характеристиках и параметрах этих систем. Однако, ученые из Венского технологического университета и Гейдельбергского университета выяснили, что необычные законы квантовой физики допускают достаточно вольное трактование понятия температуры, так как квантовые частицы могут находиться сразу в нескольких квантовых состояниях, то облака из таких частиц могут иметь сразу несколько значений их температуры, т.е. быть одновременно и горячими, и холодными.
Окружающий нас воздух состоит из бесчисленного количества частиц, молекул, находящихся в постоянном хаотическом движении, известном под названием Броуновского движения. Никакие из существующих методов не позволяют отследить и описать траектории движения каждой частицы, да и в большинстве случаев в этом попросту нет необходимости. Термодинамические свойства газов могут быть определены, исходя из особенностей коллективного поведения молекул этого газа, которое определяется фундаментальными значениями его давления и температуры.
Такое статистическое представление термодинамических свойств газов и жидкостей, разработанное ученым-физиком Людвигом Больцманом, позволяет успешно описать поведение множества различных физических систем, начиная от воды, кипящей в кастрюле на печке, и заканчивая изменениями состояния жидких кристаллов в матрицах LCD-мониторов. Однако все это достаточно хорошо работает на уровне обычной физики, законы которой претерпевают кардинальные изменения или вовсе перестают работать на уровне квантовых систем любого масштаба.
Группа вышеупомянутых ученых, возглавляемая профессором Джергом Шмидмейером, преуспела в изучении термодинамики физической системы, состоящей из множества квантовых частиц. Для этого они использовали специальный квантовый чип, который позволил им поймать в ловушку облако, состоящее из нескольких тысяч атомов. Затем это облако было охлаждено практически до температуры абсолютного нуля, до температуры, при которой квантовые свойства материи начинают проявляться с максимальной силой.
Когда некоторые условия среды в пределах чипа изменялись скачкообразным способом, квантовый газ приобретал несколько температур одновременно, он был в одно и тоже время и горячим, и холодным. Количество температур квантового газа могло быть разным, и оно зависело от точности управления квантовым состоянием атомов газа. «При помощи нашего чипа мы можем управлять с высокой точностью состоянием сложных квантовых систем. Кроме этого, чип позволяет измерить особенности поведения этих систем» — рассказывает Тим Лэнджен, один из ученых. — «Теоретические вычисления и модели, предсказывающие подобные эффекты и поведение квантовых систем, были разработаны уже относительно давно. Но до последнего времени еще никому не удавалось наблюдать это воочию в условиях окружающей среды с регулируемыми условиями».
Проведенные эксперименты позволяют ученым понять некоторые тонкости законов квантовой физики и их не очень простые взаимоотношения с законами статистической термодинамики. Понимание этого всего очень важно для разработки и изучения различных квантовых систем, некоторые из которых, возможно, найдут практическое применение в науке и технике будущего. И наконец, полученные учеными результаты проливают некоторый свет на то, как наш макроскопический мир, подчиняющийся законам классической физики, появляется из странного мира крошечных квантовых объектов.

_______________________________________________________________________________________________

Забудьте о Вселенной и представьте себе резиновый коврик.

Бросим на него легкий маленький мяч: он пойдет по прямой. Но если мяч будет тяжелым, сделанным, например, из камня, он отклонится от прямой линии и уйдет вбок. Также звезды и планеты искривляют пространство вокруг себя, проминают его и движутся по желобам. Это и есть идея Эйнштейна — пространство не является пустым, оно живет и передает силу другим телам. Солнце не могло бы передавать Земле силу притяжения в пассивной пустоте.
После Большого взрыва должно было остаться реликтовое тепло. Во второй половине XX века Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон обнаружили шум, работая с антенной, и поняли, что она воспринимает это реликтовое излучение. В 1978 году они получили за это Нобелевскую премию.
Что было топливом Большого взрыва? Какая сила заставила его произойти? Может, это была гравитация? Но она притягивает предметы, а не расталкивает их. И все же, если мы попробуем посмотреть, как Вселенная сжимается, становится плотной, то все математические расчеты дадут ноль. Это поразило физиков. Это означало, что существовали экзотические факторы окружающей среды, из–за которых гравитация расталкивала тела в сторону. Все это произошло в мельчайшие доли секунды 14 млрд. лет назад.
Часть космического топлива, которое питает расширение Вселенной, не участвовало в Большом взрыве. Присутствие этой энергии могло повлечь за собой возникновение других Вселенных. Количество их неизвестно. Наша будет среди них лишь маленьким пузырьком.
Теория струн разработана для того, чтобы ответить на вопрос, из чего сделана материя. Молекула состоит из атомов, атомы — из электронов, нейтронов и протонов, протоны — из кварков. Как русские матрешки. Однако все это значит, что где-то должна быть неделимая частица, финальная точка, которая уже не обладает структурой. Теория струн говорит о том, что, возможно, это не частица. Внутри самой маленькой точки может находиться энергетическая структура, которая вибрирует, как струна, но производит не звук, а частицу. В зависимости от частоты, частицы получаются разные.
Струна настолько мала, что если бы атом был размером со Вселенную, она была бы размером с дерево. Вот почему эмпирически теорию струн пока нельзя подтвердить. Для трехмерного пространства теория струн не подходит. Но если измерений больше 10, она становится непротиворечивой. Возможно, эти измерения очень малы, и их нельзя увидеть невооруженным взглядом.
Есть числа, которые полностью описывают нашу Вселенную. Это фундаментальные физические постоянные: массы элементарных частиц, коэффициенты электромагнитного взаимодействия и другие. Если изменить любое из этих чисел, мир просто перестанет существовать. Возможно, эти постоянные зависят от формы дополнительных измерений. Взаимодействие измерений определяет взаимодействие планет.
Наблюдения показали, что Вселенная, расширяясь, ускоряется, а не замедляется. Что раскидывает галактики? Дело в том, что все пространство заполнено топливом, темной энергией, которая толкает их друг от друга. И это доказано. Сколько темной энергии нужно, чтобы преодолеть гравитацию? Ее объем в числовом выражении выглядит так: 128 нулей после запятой, а в конце число 138. Сегодня это основной вопрос физики. Откуда взялось такое число? Если Больших взрывов было много, и каждая Вселенная имеет свое количество темной энергии, это просто значит, что в нашей Вселенной ее объем таков.
Наша Вселенная будет становиться все более разреженной и непригодной для жизни. Жизнь — это вообще очень проходящее явление. Она может исчезнуть в пустоте времени и пространства. Но если существуют другие вселенные, то в них есть жизнь. Жизнь здесь может погибнуть, но вновь возникнет в других Вселенных.
Вселенные могут столкнуться, и это провоцирует колебания. Если мы найдем их, это будет самый знаменательный момент в истории, который докажет, что мы не одни. Но нельзя перейти из одной Вселенной в другую. Мы же попадем во времена Большого взрыва.
Во времена Ньютона существовала физика, которую ты держал в руке. Сегодня мы далеко ушли от этого. Однажды мы можем столкнуться с тем, что чего-то в принципе не сможем понять. Возможно, мы просто недостаточно умны. Собаку можно научить многому, но вы никогда не сможете объяснить ей теорию относительности. Хотя, может быть, сейчас какой-нибудь пес сидит и смеется надо мной. — Брайан Грин

____________________________________________________________________________________________

Почему времени вообще не существует?

Физики сделали шокирующее заявление — времени не существует.
Для человека время определённо существует: мы просыпаемся утром, двигаемся вперёд во времени в течение дня и в какой-то момент ложимся спать, а во сне тоже продолжаем двигаться вперёд во времени. Старая пословица «время не ждёт» кажется вполне справедливой, не так ли?
Проблемы начались, когда общая теория относительности Эйнштейна, описывающая законы физики в больших масштабах, столкнулась с квантовой физикой — областью, которая пытается описать мельчайшие частицы во Вселенной, и теория корпускулярно-волнового дуализма, утверждающая, что свет одновременно является и волнами, и частицами, впервые подверглась проверке.
В течение долгих лет физики пытались объединить две несоответствующие друг другу области путём составления Великого Объединяющего Уравнения, полагая, что, несмотря на масштаб, всё во Вселенной должно быть связано между собой — от частиц до галактик.
Чуть больше 40 лет назад два гениальных физика Джон Уилер и Брайс-Де Витт разработали такое уравнение. Тем не менее, их открытие сразу показалось спорным, потому что если уравнение правильное, то такого понятия, как время, вообще не существует на самом фундаментальном уровне материи.
Хотя концепция сбивает с толку, она, кажется, может быть правдой, и то, что мы субъективно воспринимаем как «время», на самом деле является измеримым эффектом глобальных изменений мира вокруг нас. И чем больше мы углубляемся в мир атомов, протонов и фотонов, тем менее актуальным становится понятие времени.
Это мнение подтверждается Национальным институтом стандартов и технологий. НИСТ — хранитель самых точных в мире атомных часов, по которым сверяются все остальные часы во всём мире. Учёные из НИСТ утверждают, что их сверхточные часы не измеряют время вообще: время определяется отметками на часах. По сути, время позволяет нам создать порядок в жизни: не придумай мы такое понятие, как «время», вокруг был бы полный хаос.

_____________________________________________________________________________________________

Шаровые звездные скопления Млечного Пути могут прятать нечто интересное.

«Шаровое скопление может быть первым местом, с которым стоит ассоциировать разумную жизнь в нашей галактике», — говорит Розанна Ди Стефано из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. Шаровые скопления звезд отличаются от других. Они плотно упакованы, удерживают миллион звезд в шарике всего в 100 световых лет. Они старые, возрастом с Млечный Путь. И по мнению ученых, они также могут прекрасно подходить для поиска осваивающих космос цивилизаций.
В нашей галактике Млечный Путь около 150 шаровых скоплений, большинство из которых вращаются на окраине галактики. Образовались они около 10 миллиардов лет назад, в среднем. Их звезды содержат меньше тяжелых элементов, необходимых для создания планет, поскольку эти элементы (вроде железа и кремния) должны были быть созданы более ранними поколениями звезд. Некоторые ученые утверждают, что из-за этого в шаровых скоплениях вряд ли будут планеты. По сути, до сих пор лишь однажды планету нашли в шаровом скоплении.
И все же Ди Стефано и ее коллега Алак Рэй (Институт фундаментальных исследований Тата, Мумбаи) утверждают, что не стоит недооценивать мощь шаровых скоплений. Экзопланеты находили вокруг звезд, которые содержали в десять раз меньше металла, чем наше Солнце. И в то время как планеты размером с Юпитер находят преимущественно вокруг звезд, содержащих высокие уровни тяжелых элементов, ученые выяснили, что меньшие планеты размером с Землю не имеют таких предпочтений. «Слишком рано говорить, что в шаровых скоплениях нет никаких планет», — говорит Рэй.
Еще одна проблема в том, что переполненная среда шарового скопления может представлять угрозу для любых образующихся планет. Звезда неподалеку может подойти слишком близко и гравитационно нарушить планетарную систему, выбросив мир в межзвездное ледяное пространство. Однако потенциально обитаемая зона звезды — расстояние, на котором планета будет достаточно теплой для существования жидкой воды, — зависит напрямую от звезды. У звезд поярче обитаемая зона дальше, планеты же на орбите тусклых звезд должны быть намного ближе. Звезды ярче и живут меньше, и поскольку шаровые скопления старые, эти звезды уже вымерли. Больше всего в шаровых скоплениях тусклых и долгоживущих красных карликов. Любые возможно обитаемые планеты рядом с ними будут в относительной безопасности от звездных взаимодействий.
«После того, как планеты образуются, они могут существовать в течение длительных периодов времени, даже больше, чем сейчас возраст Вселенной», — объясняет Ди Стефано, представившая свои исследования на встрече Американского астрономического общества.
Так что если обитаемые планеты могут формироваться в шаровых скоплениях и выживать в течение миллиардов лет, каковы будут последствия для жизни в таком случае? У жизни будет достаточно времени, чтобы стать сложной и, возможно, даже развить интеллект.
Такая цивилизация будет пребывать в совершенно отличном от нас окружении. Ближайшая звезда к нашей Солнечной системе находится в четырех световых годах, или в 30 триллионах километров. В пределах шарового скопления ближайшая звезда будет в 20 раз ближе — всего в полутора триллионах километров. Межзвездная связь и освоение будут проще.
«Мы называем это «возможность шарового скопления», — говорит Ди Стефано. — Передача данных между этими звездами займет времени не дольше, чем письмо из США в Европу в 18 веке. Межзвездные путешествия также будут более доступны. Зонды «Вояджер» в 100 миллиардах миль от Земли, или на расстоянии одной десятой от ближайшей звезды, если бы мы были в шаровом скоплении. Таким образом, послать межзвездный зонд для цивилизации нашего технологического уровня в шаровом скоплении не составило бы труда».
Ближайшее шаровое скопление находится в нескольких тысячах световых годах от Земли, что существенно усложняет поиск планет, особенно в переполненной сердцевине кластера. Однако вполне возможен поиск блуждающих планет на окраине шаровых скоплений. Возможно, астрономы уже могли бы обнаружить свободно плавающие планеты с помощью гравитационного линзирования.
Еще более интригующей идеей может быть направление на шаровое скопление поисковых методов SETI, попытка найти радио или лазерные передачи.

_____________________________________________________________________________________________

Нейтронные звезды и пульсары.

Кроме малых размеров и колоссальных плотностей вещества, нейтронные звезды имеют еще две важные особенности: быстрое вращение и сильное магнитное поле. 
Нейтронные звезды вращаются быстро именно потому, что имеют малые размеры. Любой вращающийся объект, относительно свободный от внешних воздействий, сжимаясь, вращается все быстрее. 
Это свойство, которое ученые называют сохранением момента количества движения, помогает при исполнении акробатических прыжков с вышки в воду. Когда спортсмен складывается, его тело вращается быстрее, чем когда он вытягивается во весь рост, чтобы войти в воду без вращения. Закон сохранения момента количества движения требует, чтобы скорость вращения (число оборотов в секунду) была обратно пропорциональна квадрату размера объекта. 
Таким образом, объект, размер которого уменьшился в два раза, начнет вращаться в четыре раза быстрее, чем прежде. В случае нейтронной звезды коллапсирующее ядро может сжаться в 20000 раз — от радиуса 120000 км до радиуса 6 км. 
Если ядро вращалось, то сжатие увеличит скорость его вращения в 20 ООО2, или в 400 млн. раз! Таким образом, нейтронная звезда будет вращаться в 400 млн. раз быстрее, чем ядро звезды до коллапса. Если это ядро делало один оборот за сто суток, то сколлапсировавшая нейтронная звезда будет делать 46 оборотов в секунду!
Быстрое вращение нейтронных звезд имеет важное следствие, потому что вместе со звездами вращается их магнитное поле. Большинство звезд имеют некоторое начальное магнитное поле; наше Солнце тоже обладает магнитным полем, только относительно слабым. У Солнца есть два магнитных полюса северный и южный, как у обычного стержневого магнита. 
Но даже слабое магнитное поле Солнца влияет на движение заряженных частиц вблизи солнечной поверхности, потому что на частицы, движущиеся в магнитном поле, действуют электромагнитные силы. 
Чем выше напряженность магнитного поля, тем сильнее его влияние на движение заряженных частиц. В коллапсирующей звезде напряженность магнитного поля на поверхности возрастает обратно пропорционально квадрату ее радиуса. 
Таким образом, если радиус звезды уменьшится в 20000 раз, то напряженность магнитного поля на поверхности возрастет в 400 млн. раз и нейтронная звезда в целом станет сверхплотным вращающимся магнитом, который вместе со своим полем делает 46 оборотов в секунду. Любые заряженные частицы, которые остаются вблизи поверхности звезды, будут ускорены вращающимся магнитным полем и будут двигаться по винтовым траекториям вокруг силовых линий. 
Некоторые из них в конце концов ускользнут в космическое пространство с весьма внушительными энергиями и вольются в поток космических лучей от первоначального взрыва сверхновой. Более важно то, что заряженные частицы, ускоренные вращающимся магнитным полем, испускают излучение, генерируемое синхротронным процессом. Это излучение, зарегистрированное в видимой области и радиодиапазоне, сигнализирует о существовании пульсара.
Вблизи поверхностей нейтронных звезд постоянно появляются заряженные частицы в результате распада нейтронов на протоны, электроны и антинейтрино. (В недрах звезды такие распады сразу же компенсируются образованием нейтронов и нейтрино из протонов и электронов.) Заряженные частицы быстро ускоряются вращающимся магнитным полем почти до скорости света. 
Такие частицы испускают синхротронное излучение в ближайших окрестностях нейтронной звезды. Процесс излучения уменьшает кинетическую энергию вращения звезды, так как эта энергия передается сначала заряженным частицам, а затем синхротронному излучению. 
В результате кинетическая энергия нейтронной звезды должна уменьшаться, поэтому скорость ее вращения постепенно снизится, скажем до десяти оборотов в секунду, затем до четырех, двух и т. д. Однако замедление вращения происходит очень медленно, возможно на одну тысячную оборота в год.
Астрономы вполне уверены, что пульсары — это нейтронные звезды. Каждый пульсар, а их уже обнаружено несколько сотен, излучает в виде импульсов, которые повторяются с замечательной периодичностью — от одного импульса в четыре секунды (минимальная наблюдаемая частота следования импульсов) до 33 импульсов в секунду (максимальная частота). 
Эти импульсы обычно принимаются на радиочастотах, но два лучше всего изученных пульсара испускают также гамма-, рентгеновское и видимое излучение синхронно с радиоимпульсами. В соответствии с наиболее детально разработанными теориями пульсар излучает не непрерывно, а импульсами, потому что магнитная ось не совпадает с осью вращения. 
Синхротронное излучение испускается преимущественно перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, поэтому вследствие вращения нейтронной звезды мы принимаем то мощный, то слабый поток, причем этот процесс повторяется снова и снова.
Излучение от пульсара происходит с высокой, но не идеальной периодичностью, потому что вращение нейтронной звезды постепенно замедляется. Например, в центре Крабовидной туманности, остатка вспышки сверхновой 1054 г., обнаружен пульсар, который вспыхивает и гаснет 33 раза в секунду — самый короткопериодический из всех известных пульсаров. 
По высокой скорости его вращения можно заключить, что он очень молод. Этот вывод подтверждается тем, что, как мы знаем, он возник лишь 900 лет назад. Точные измерения времени показывают, что период между импульсами пульсара возрастает на одну стотысячную долю секунды в год.
В 1967 г., когда астрономы открыли первый пульсар, они на какое-то время выдвинули рабочую гипотезу, не является ли он искусственным межзвездным маяком, построенным другой цивилизацией. Каждый морской маяк имеет точно установленную частоту, так что моряки могут сразу определить, какой маяк они видят, просто по интервалам между вспышками. 
Пульсары могли бы служить тем же целям, что и демонстрируют пластинки на борту космических аппаратов «Пионер-10 и 11», однако они, очевидно, являются космическими хронометрами, хотя и поражающими воображение своей невероятной точностью, но совершенно естественного происхождения.
Поскольку вращение пульсаров постепенно замедляется, интервал между импульсами с каждым годом несколько увеличивается, хотя для существенного его изменения требуются тысячелетия. Звездоподобный источник света, названный 88 433, имеет необычный спектр, с эффектом Доплера такой величины, которая никогда ранее не наблюдалась в нашей Галактике. 
Измерения эффекта Доплера в спектре 58 433 показывают, что объект, по-видимому, выбрасывает две струи вещества в противоположных направлениях со скоростью 40000 км/с. т.е. более 10% скорости света! Хотя известно много объектов, испускающих относительно слабые потоки частиц почти со скоростью света, это первый обнаруженный объект в Галактике, который разгоняет целые потоки вещества до скоростей, составляющих заметную долю скорости света.
Наиболее вероятно, что 58433-это нейтронная звезда на расстоянии 10000 световых лет от нас, обращающаяся вокруг другого объекта, сила гравитации которого заставляет ось вращения нейтронной звезды совершать круговое движение в пространстве (прецессировать) с периодом 164 дня. 
Интересно отметить, что технологически развитая цивилизация, расположенная вблизи нейтронной звезды, могла бы использовать эти выбросы для ускорения искусственных объектов до 40000 км/с. Но пока мы не имеем от источника 88 433 ни «пользы», ни надежного объяснения того, почему он выбрасывает струи вещества в противоположных направлениях.

Комментарии запрещены.

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Сентябрь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Авг    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Архивы

Сентябрь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Авг    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930